期中总结
第一部分 教材外
一、linux常用命令
1、man
Manual pages 是在 UNIX 或类 UNIX 操作系统在线软件文档的一种普遍的形式。 内容包括计算机程序（包括库和系统调用），正式的标准和惯例，甚至是抽象的概念。用户可以通过执行 man 命令调用手册页。
man 手册的内容很多，涉及了 Linux 使用过程中的方方面面，为了便于查找，是做了分册（分区段）处理的，在Research UNIX、BSD、OS X 和 Linux 中，手册通常被分为8个区段：1.一般命令；2.系统调用；3.库函数（涵盖了c标准函数库）；4.特殊文件和驱动程序；5.文件格式和约定；6.游戏和屏保；7.杂项；8.系统管理命令和守护进程。
要查看相应区段的内容，就在 man 后面加上相应区段的数字即可，如：$ man 3 printf （查看c标准函数库中的printf用法）
2、ls -l 查看文件权限
3.cheat
cheat命令可以告诉你想要知道的。
4.find
在指定目录下搜索指定文件名的文件：$ find /etc/ -name interfaces
与时间相关的命令参数：
-stime 最后访问时间
-ctime 创建时间
-mtime 最后修改时间
以-mtime参数举例：
-mtime n: n 为数字，表示为在n天之前的”一天之内“修改过的文件
-mtime +n: 列出在n天之前（不包含n天本身）被修改过的文件
-mtime -n: 列出在n天之前（包含n天本身）被修改过的文件
newer file: file为一个已存在的文件，列出比file还要新的文件名
5.grep
grep -nr xxx/usr/include 查找宏xxx的值
-r 参数表示递归搜索子目录中的文件,-n表示打印匹配项行号
6.zip
使用zip打包文件夹：
$ zip -r -q -o shiyanlou.zip /home/shiyanlou（用zip打包shiyanlou文件夹中的home文件夹为实验楼.zip）
-r参数表示递归打包包含子目录的全部内容，-q参数表示为安静模式，即不向屏幕输出信息，-o，表示输出文件，需在其后紧跟打包输出文件名。
用du命令查看压缩的文件的大小：
$ du -h shiyanlou.zip
用unzip解压文件到当前文件夹：
$ unzip shiyanlou.zip
二、vim
六种基本模式：普通模式，插入模式，可视模式，选择模式，命令行模式，EX模式
前三种常用模式的切换：vim启动进入普通模式，处于插入模式或命令行模式时只需要按Esc或者Ctrl+[即可进入普通模式。普通模式中按i（插入）或a（附加）键都可以进入插入模式，普通模式中按:进入命令行模式。命令行模式中输入wq回车后保存并退出vim。
三、gcc
GNU CC（简称为gcc）是GNU项目中符合ANSI C标准的编译系统，能够编译用C、C++和Object C等语言编写的程序。gcc又是一个交叉平台编译器，它能够在当前CPU平台上为多种不同体系结构的硬件平台开发软件，因此尤其适合在嵌入式领域的开发编译。
1.gcc支持编译的一些源文件后缀名
| 后缀 | 源文件 |
| .c | C语言源文件 |
| .C .cc .cxx | C++源文件 |
| .m | Object-C源文件 |
| .i | 经过预处理的C源文件 |
| .ii | 经过预处理的C++源文件 |
| .s .S | 汇编语言源文件 |
| .h | 头文件 |
| .o | 目标文件 |
| .a | 存档文件 |
2.gcc编译程序的流程
四、gdb
1.基本命令
gdb programm(启动GDB)
b 设断点（要会设4种断点：行断点、函数断点、条件断点、临时断点）
run 开始运行程序
bt 打印函数调用堆栈
p 查看变量值
c 从当前断点继续运行到下一个断点
n 单步运行
s 单步运行
quit 退出GDB
2.断点
行断点 b [行数或函数名] 条件表达式
函数断点 b [函数名] 条件表达式
条件断点 b [行数或函数名] if表达式
临时断点 tbreak [行数或函数名] 条件表达式
五、动态库和静态库
静态库：xx.a xx.lib
动态库：xx.so xx.dll
1.静态库：
创建一个静态库：
gcc -c addvec.c multvec.c
ar rcs libvector.a addvec.o multvec.o
gcc -c只编译，不连接成为可执行文件。 即：把.c文件编译成.o文件
ar -r：在库中插入模块（替换） -c：创建一个库 -s：写入一个目录文件索引到库中
即：把两个.o文件归档成静态库存档文件.a并且写入目录文件索引到库中
创建它的可执行文件：
gcc -02 -c main2.c
gcc -static -o p2 main2.o ./libvector.a
gcc -02 和-0都是代码优化指令，可以减少编译时间
-c 只编译，不连接成为可执行文件
-static 告诉编译器驱动程序，链接器应该构建一个完全链接的可执行目标文件
-o 命名生成文件
2.动态库
创建共享库：把.c文件编译成为.o文件，放入新建的共享库中，并且命名。
gcc -shared -fPIC -o libvector.so addvec.c multvec.c
-fPIC 指示编译器生成与位置无关的代码
-shared 指示链接器创建一个共享的目标文件
-o 命名生成文件
链接程序：创建一个可执行目标文件p2，在运行时可以和动态库libverctor.so链接
gcc -o p2 main2.c ./libvector.so
第二部分 教材
第二章 信息的表示和处理
一、三种重要的数字表式：
1、 无符号数：编码基于传统的二进制表示法表示大于或等于零的数字。
2、 补码：编码是表示有符号整数的最常见方法，可以是正或者是负的数字。
3、 浮点数：编码是表示实数的科学计数法的以二位基数的版本
二、小端法和大端法
小端法：最低有效字节在前面——“高对高，低对低”
大端法：最高有效字节在前面
三、浮点数
浮点表示对形如V=x X (2^y)的有理数进行编码，适用于：非常大的数字，非常接近于0的数字，作为实数运算的近似值
1.二进制小数
小数点以左是2的正次幂，以右是2的负次幂。
2.IEEE浮点表示
用V=(-1)^s X 2^E X M 来表示一个数：
符号：s决定这个数是正还是负。0的符号位特殊情况处理。
阶码：E对浮点数加权，权重是2的E次幂（可能为负数）
尾数：M是一个二进制小数，范围为1~2-ε或者0~1-ε（ε=1/2的n次幂）
将浮点数的位表示划分为三个字段，分别对这些值进行编码：
单独符号位s编码符号s，占1位
k位的阶码字段exp编码阶码E
n位小数字段frac编码尾数M（同时需要依赖阶码字段的值是否为0）
两种精度：
单精度（float），s=1位，k=8位，n=23位，一共32位；
双精度（double），s=1位，k=11位，n=52位，一共64位。
三种情况：
1.规格化的值：
exp的位模式既不全为0也不全为1，这种情况中，阶码字段被解释为以偏置形式表示的有符号整数。
阶码E = e-Bias（Bias=[2^(k-1)-1]）
二进制小数点在小数字段最高有效位的左边。
尾数M = 1+f（隐含的以1开头的表示）
2.非规格化的值
当阶码域为全0时，阶码E = 1-Bias，尾数M = f（小数字段的值，不包含隐含的1）
非规格化提供了表示0和极接近0的数值的方法
3.特殊值
阶码全1时。
一种情况是无穷，一种情况是“不是一个数”
四、舍入
舍入运算的任务是找到和数值x最接近的匹配值x'，可以用期望的浮点形式表示出来。
1.向偶数舍入
将数字向上或者向下舍入，使结果的最低有效数字是偶数。
2.向0舍入
3.向上舍入
4.向下舍入
34可以看上界下界。
向偶舍入可以得到最接近的匹配。
第三章 程序的机器级表示
指令和汇编很像，数据传送指令mov，pushl，popl，跳转指令jmp
一、栈帧结构：
假设过程p（调用者）调用过程q（被调用者），则q的参数放在p的栈帧中，另外，当p调用q时，p中的返回地址被压入栈中，形成p的栈帧的末尾。返回地址就是当程序从q返回时应该继续执行的地方。q的栈帧从保存的帧指针的值开始，后面是保存的其他寄存器的值。
过程q也用栈来保存其它不能存放在寄存器中的局部变量，这样做的原因如下：
没有足够多的寄存器存放所有的局部变量
有些局部变量是数组或结构，因此必须通过数组或结构引用来访问
要对一个局部变量使用地址操作符&，我们必须能够为它生成一个地址
二、寄存器使用惯例
必须保证一个调用者调用被调用者时，被调用者不会覆盖某个调用者稍后会用到的寄存器的值。
实现以上要求的两个方式：
在调用q之前，将y的值存放在自己的栈帧之中，当q返回时，过程p就可以从栈中取出y的值，即调用者保存y的值。
将y的值保存在被调用者保存寄存器，调用后返回前恢复该值。
第四章 处理器体系结构
一、指令编码
所有字节序列都是根据上面几张图写出来的。
二、Y86的顺序实现
·取指：从存储器读取指令字节，地址为程序计数器（pc）的值，从指令中抽取出指令指示符字节的两个四位部分，成为icode（指令代码），和ifun（指令功能）。它还可能取出一个寄存器指示符字节，致命一个或者两个寄存器操作数指示符rA和rB，也可能取出一个四字节常数字valC。下一条指令的地址valP为pc的值加上已取出指令的长度。
·译码：从寄存器文件读入最多两个操作数，得到valA和/或valB。
·执行：算数/逻辑单元要么执行指令指明的操作，计算存储器引用的有效地址，要么增加或者减少栈指针，得到的值称为valE。如果有条件码，在这个阶段检验条件码。
·访存：将数据写入存储器，或从存储器读出数据，读出的值称为valM。
·写回：最多可以写两个结果到寄存器文件。
·更新PC：将PC设置成下一条指令的地址。
第六章 存储器层次结构
一、局限性
局部性原理：时间局部性，空间局部性。
顺序引用模式（步长为1的引用模式）：顺序访问一个向量的每个元素。是程序中空间局部性常见和重要的来源。
步长为k的引用模式：一个连续向量中，每隔k个元素进行访问，随k增加，空间局部性下降。
双重嵌套循环按照行优先顺序读数组的元素。
一些原则：
重复引用同一个变量的程序具有良好的时间局部性。
对于取指令来说，循环有好的时间和空间局部性。循环体越小，循环迭代次数越多，局部性越好。
二、缓存
存储器层次结构的中心思想：层次结构的每一层都缓存来自下一层的数据对象。
缓存命中、不命中及不命中后的处理。
三、高速缓存存储器
S E B m：一个计算机系统，每个存储器地址有m位，形成M=2m个不同的地址，这样一个机器的高速缓存被组织成一个有S=2s个高速缓存组的数组，每个组包含E个高速缓存行，每个行由一个B=2b字节的数据块组成，一个有效位指明这个行是否包含有意义的信息，还有t=m-(b+s)个标记位，它们唯一的标识存储在这个高速缓存行中的块。
参考资料
实验楼，博客园，教材
第三部分 收获和不足
经过这几周的学习，我逐渐适应了现在这种学习方式，深入理解计算机系统这本教材内容不算深奥，挺适合我这种没什么基础的人去学，但是有些地方对我来说还是有些简略，通过百度看各种资料才能理解。对书上的知识点，我进行总结的时候抓重点的能力还是不足，考试的时候就发现一些地方似是而非，换一种描述方式就反应不过来，还有一些题目中的特殊情况在看书时根本没想到过。有些书上重要的地方没有重视，反而抓着一些一般的内容，有些习题也是看看觉得会了就跳过了，之后却发现只是理解了几种情况，并不能做到举一反三，以后还要多练习一下，对教材的理解也要更深入一些。
